UITWERKINGEN Examen Coördinerend Deskundige ......Het totaal aantal 226desintegraties voor 22,34...

Embargo 11 december 2017

1

UITWERKINGEN

Examen Coördinerend Deskundige Stralingsbescherming

Nuclear Research and consultancy Group NRG

Technische Universiteit Delft TUD

Boerhaave Nascholing/LUMC BN/LUMC

Rijksuniversiteit Groningen RUG

Radboudumc RUMC

TU Eindhoven TU/e

Examendatum: 11 december 2017


2

Vraagstuk 1 Radium Girls

Vraag 1.1

Maak een schatting van de activiteit 226Ra die nu nog op de wijzers van deze

wekker aanwezig is. U mag er vanuit gaan dat het gemeten dosistempo alleen

door 226Ra (inclusief dochters) wordt veroorzaakt.

De vormgeving van de meting is zo, dat de puntbronbenadering mag worden

toegepast.

Vraag 1.2

Neem aan dat Casie iedere werkweek 1/104-e deel van de totale activiteit heeft

binnengekregen. Bereken dan de effectieve volgdosis voor 1 werkweek van Casie,

alsof de inname in die ene werkweek de enige inname zou zijn.

E(50) = A × e(50)

Atotaal = 603,7 µCi

Per week 603,7·10–6 (Ci) : 104 (weken) × 37·109 (Bq/Ci) = 214,8·103 Bq

E(50) (Sv) = 214,8·103 (Bq) × 2,8·10-7 (Sv/Bq) = 0,060 Sv

Vraag 1.3

Stel dat er 603,7 µCi 226Ra in evenwicht met al de dochters is opgelost in een

goed gesloten bak met 70 liter water. Bepaal voor deze bak water de

geabsorbeerde dosis in Gy voor één jaar. U hoeft in deze berekening alleen de

energie van de alfastraling mee te nemen.

Op jaarbasis 603,7 µCi = 22,34 MBq

Afname van de activiteit door tussentijds verval van 226Ra, T½ = 1600 jaar, hoeft

niet meegerekend te worden.

Het totaal aantal desintegraties voor 22,34 MBq 226Ra in 1 jaar =

22,34·106(desintegraties/s)×3600(s/uur)×24(uur/dag)×365,25(dagen/jaar) =

7,05·1014 desintegraties/jaar


3

De totale -energie per desintegratie =

4,784 + 5,490 + 6,003 + 7,687 + 5,297 MeV = 29,26 MeV/desintegratie

7,05·1014 desintegraties/jaar × 29,26 MeV/desintegratie = 2,06·1016 MeV

2,06·1016 MeV × 1,6·10-13 J/MeV : 70 kg = 47,1 J/kg = 47,1 Gy

Vraag 1.4

Pas de berekening van 1.3 aan voor de situatie dat de bak water van 70 liter niet

meer goed gesloten is en dat er 2/3 van het gevormde radon direct ontsnapt.

Het totaal aantal desintegraties voor 22,34 MBq 226Ra in 1 jaar blijft onveranderd

gelijk aan 7,05·1014 desintegraties/jaar

De totale -energie per desintegratie =

4,784 + 1/3 × (5,490 + 6,003 + 7,687 + 5,297) MeV = 4,784 + 8,159 =

12,94 MeV/desintegratie

7,05·1014 desintegraties/jaar × 12,94 MeV/desintegratie = 9,12·1015 MeV

9,12·1015 MeV × 1,6·10-13 J/MeV : 70 kg = 20,9 J/kg = 20,9 Gy

Puntenwaardering:

Vraagstuk 1

Vraag Punten

1.1 3

1.2 4

1.3 5

1.4 3

Totaal 15


4

Vraagstuk 2. Productie van 18F

Vraag 2.1

Bereken de activiteit van het aangemaakte 18F indien het target met het 18O verrijkt water 120 minuten bestraald is.

Vraag 2.2

Bereken hoe lang de bestraling ten minste moet duren totdat minimaal 95% van

de verzadigingsactiviteit is bereikt.

1 – e–ln(2)·t/109,7 = 0,95

e–ln(2)·t/109,7 = 0,05

–ln(2)·t/109,7 = ln(0,05)

t = 109,7 (min)·ln(0,05)/(–ln(2)) = 474 min = 7,9 uur

alternatief:

1 – e–ln(2)·(t/T1/2

) = 0,95

e–ln(2)·(t/T1/2

) = 0,05

–ln(2)·t/T1/2 = ln(0,05)

t = –ln(0,05)/ln(2) × T1/2 = 4,32 T1/2 is 4,3 halveringstijden. (in de praktijk wordt

niet meer dan 2 halveringstijden bestraald)

Vraag 2.3

Bereken de lengte van de 18F-bolus en beredeneer waarom de bolus in de beschreven situatie niet beschouwd mag worden als een puntbron.


5

Gegeven: het bronvolume is 4,0 mL, de binnendiameter van de transportleiding is 1,0 mm, dus de straal is 0,05 cm.

De lengte L van de bolus bedraagt: L = volume/·r2 = 4,0 /·(0,050)2 = 509 cm

= 5,1 m

De bron mag niet als puntbron beschouwd worden omdat de afstand tot de bron veel kleiner is dan 5x de grootste dimensie van de bron, namelijk 1 m ten

opzichte van 5×5,1 m = 25 m.

Vraag 2.4

Bereken het omgevingsdosisequivalenttempo dat de operator op de monitor

afleest uitgaande van de bij vraag 2.1 berekende 18F activiteit.

De formule voor het stralingstempo van een afgeschermde lijnbron wordt

gegeven door:

Aflezen van µbeton uit bijlage 2: (µ/ρ)beton (E = 0,5 MeV) = 0,0892 (cm2/g), µbeton

= (µ/ρ)beton x ρbeton = 0,0892 (cm2/g) x 2,35 (g/cm3) = 0,210 cm-1,

µbeton d = 0,21 (cm-1) · 25,0 (cm) = 5,24

Berekening van de opbouwfactor met behulp van bijlage 3:

B (E = 0,5 MeV en µd = 5,0) = 12,2

B (E = 0,5 MeV en µd = 6,0) = 15,9

via interpolatie volgt B (E = 0,5 MeV en µd = 5,2) = 13,1

i a d o θ.

a (θ) is 5,1/1, 5 = 4,08 θ = 76, 0 dit is omgerekend naar radialen 1,33 rad

Berekening omgevingsdosisequivalenttempo:

Omdat radialen verhoudingsgetallen zijn vallen deze weg bij de eenheden.


6

Met 0,5 TBq wordt het antwoord: 0,455 mSv/h = 0,46 mSv/h.

Puntenwaardering:

Vraagstuk 2

Vraag Punten

2.1 3

2.2 3

2.3 3

2.4 5

Totaal 14


7

Vraagstuk 3. Abou op reis

Vraag 3.1

Toon door berekening aan dat de effectieve dosis van Abou ten gevolge van één

enkele opname door de bagagescanner enkele µSv bedraagt. U mag hierbij de

afschermende werking van de lopende band en de koffer verwaarlozen. Voor de

berekening van de effectieve dosis mag de blootstelling ter hoogte van de

lopende band als uitgangspunt worden gebruikt.

aflezen bijlage, blz. 10 bij 150 kV: Ka = 18,3 mGy per mA min op 1 m

belichting = 0,2 (mA) × 20×10-3 s / 60 (s/min) = 6,7×10-5 mA min

afstand = 63,5 cm = 0,635 m

kerma = 18,3 (mGy per mA min) × 6,7×10-5 (mA min) × (1 m /

0,635 m)2

= 3,0×103 mGy = 3,0 µGy

aflezen bijlage, blz. 11 bij 100 keV: E(AP) / Ka = 1,4 Sv/Gy

E(AP) = 3,0 (µGy) × 1,4 (Sv/Gy) = 4,2

µSv/opname.

Vraag 3.2

Bereken het gemiddelde omgevingsdosisequivalenttempo (in µSv/h) op 10 cm

van de bovenkant aan de buitenzijde (A, figuur 1) van de bagagetunnel. U mag

hierbij de afschermende werking van lopende band, bagage en tunnelwand

verwaarlozen.

aflezen bijlage, blz. 11 bij 100 keV: H*(10) / Ka = 1,65 Sv/Gy

H*(10) = 3,0 (µGy) × 1,65 (Sv/Gy) = 5,0 µSv/opname op 63,5 cm

aantal opnames per uur = 10 (per min) × 60 (min/h) = 600 per uur

afstand = 63,5 (cm) + 47 (cm) + 10 (cm) = 120,5 cm

H*(10) = 600 (per uur) × 5,0 (µSv) × (63,5 cm / 120,5 cm)2

= 8,3×102 µSv/h.

Vraag 3.3

Aan de bovenzijde van de tunnelwand (B, figuur 1) wordt loodafscherming

aangebracht. Bereken de minimaal benodigde dikte van de loodafscherming om


8

aan de wettelijke eis voor lekstraling voor inherent veilige toestellen te voldoen.

Rond het resultaat af op 0,5 mm.

limiet = 1 µSv/h

benodigde transmissie = 1 (µSv/h) / 8,3×102 (µSv/h) = 0,0012

aflezen bijlage, blz. 10 bij 150 kV en 0,0012 × 18,3 (mGy) = 0,022 mGy

0,17 cm = 1,7 mm lood

2,0 mm lood na afronden.

Vraag 3.4a

Bereken de maximaal mogelijke effectieve jaardosis van de beveiligingsbeambte

ten gevolge van strooistraling. U mag er hierbij van uitgaan dat het verstrooiend

oppervlak gelijk is aan het oppervlak van een koffer met maximaal toegestane

afmetingen ter hoogte van punt C (figuur 1), en dat de verstrooihoek 90° is.

primaire kerma Ka,primair = 3,0 µGy per opname

aantal opnames per jaar = 600 (per uur) × 2000 (h/j) = 1,2×106 per jaar

verstrooiend oppervlak = 55 (cm) × 35 (cm) = 1925 cm2

lineair interpoleren bij 90° in tabel van bijlage, blz. 12

verstrooiingscoëfficient = (0,05% + 0,14%) / 2 = 0,095%

= 0,00095 per 400 cm2 op 1 m

strooistraling Ka,strooi = 3,0 µGy × 1,2×106 (j-1) × 0,00095 ×

(1925 cm2 / 400 cm2) × (1 m / 1,5 m)2

= 7,3×103 µGy/j = 7,3 mGy/j

E(AP) = 7,3 (mGy/j) × 1,3 (Sv/Gy) = 9,5 mSv/j.

NB Beargumenteerd afwijken van lineair interpoleren is toegestaan.

Vraag 3.4b

Noem ten minste één praktisch uitvoerbare maatregel waardoor de

stralingsbelasting van beveiligingsbeambten zou kunnen worden verlaagd.

breng flexibele loodslabben aan in de opening van de bagagetunnel

breng een doorzichtig loodglasscherm aan – een dikte van 1 à 2 mm lood-

equivalent moet voldoende zijn (zie vraag 3.3)

het uitsluitend, zonder argumenten noemen van een persoonlijk

beschermingsmiddel wordt niet goedgerekend omdat dit niet praktisch

uitvoerbaar is en niet bij de arbeidshygiënische strategie aansluit.


9

Puntenwaardering:

Vraagstuk 3

Vraag Punten

3.1 4

3.2 3

3.3 4

3.4a 5

3.4b 1

Totaal 17


10

Vraagstuk 4. Analyse vloeibaar radioactief afval Vraag 4.1a Waarom geeft alleen 32P een bijdrage in region C-B (het energiegebied tussen

167 en 1711 keV)?

32P is i c id i a a da maxima β-energie boven 167 keV

heeft en zodoende een bijdrage levert aan het spectrum in het energiegebied

tussen 167 en 1711 keV (region C-B).

Vraag 4.1b Bereken het rendement (cpm/dpm) voor 32P in region C-B.

Uit de telsnelheid in region C is de activiteit te bepalen, maar eerst moet het

detectierendement in dit energiegebied bekend zijn. Gegeven is het totale

rendement in region C voor 32P: 0,95 cpm/dpm. Uit de meting van het zuivere 32P-monster kan de activiteit hiervan worden berekend.

R(C) ε(C) A A

cpm cpm/dpm dpm Bq 32P 11576 0,95 12185 203

Uit de meetresultaten van het zuivere 32P-monster kan worden bepaald hoeveel

van het spectrum wordt gemeten in het gebied boven 167 keV, dit is region C –

region B.

R(C-B) ε(C-B)

Cpm cpm/dpm 32P 11576 - 3524 = 8052 8052/12185 = 0,66

Alternatief:

rendement region C-B is een fractie van rendement C:

Vraag 4.2 Bereken de relatieve statistische onnauwkeurigheid in de berekening van de

activiteit van 32P op basis van 1 sigma.


11

We gebruiken (10.9) uit Bos voor de berekening van de sigma van region C en B

uit de kalibratie meting van 32P (figuur 2):

De sigma van het teltempo van 32P volgt uit Bos (10.11):

De sigma voor de activiteit kan worden berekend met behulp van het rendement

voor 32P:

De relatieve onnauwkeurigheid wordt hiermee:

Alternatief:

De sigma van het teltempo van 32P volgt uit Bos (10.11):

De sigma voor de activiteit kan worden berekend met behulp van het rendement

voor 32P:


12

Vraag 4.3 Bereken de 32P-activiteit in het 10-liter-vat.

De telsnelheid in region C-B van het afvalmonster is:

639540 (cpm) – 272400 (cpm)= 367140 cpm

De 32P-activiteit in het afvalmonster is 367140 (cpm) / 0,66 (cpm/dpm) =

5,56·105 (dpm) = 9,26 kBq 32P in 10 mL

De 32P-activiteit in het 10-liter-vat dat voor 90% gevuld is, is 9.000 [ml] / 10

[ml] × 9,26 [kBq] = 8,33·106 Bq = 8,3 MBq 32P

(Alternatief met alleen C-B:

RC-B = 6119 cps; Amonster = RC-B / εC-B = 6119 (cps) / 0,66 (cps/Bq) = 9,26 kBq )

Vraag 4.4

Bereken de 35S-activiteit in het 10-liter-vat.

35S wordt gemeten in region C, maar ook het spectrum van 32P wordt in deze

region gemeten. Eerst wordt berekend hoe groot de bijdrage van 32P is.

Het rendement voor 32P in region C is:0,95 [cpm/dpm]. Uit 4.3 volgt dat de

activiteit van 32P in het afvalmonster 9,26 kBq is. Dit komt overeen met 556273

dpm. De telsnelheid in region C ten gevolge van 32P is dan: 0,95 (cpm/dpm) ×

556273 (dpm 32P) = 528459 cpm

Het afvalmonster levert in region C: 639540 cpm, dit is dan 528459 cpm door 32P

en 639540 (cpm) - 528459 (cpm) = 111081 cpm door 35S

Het rendement voor 35S in region C is: 0,90 cpm/dpm

De 35S -activiteit in het afvalmonster is dan 111081 (cpm) / 0,90 (cpm/dpm) =

123·103 (dpm) = 2,0·103 Bq 35S

De 35S-activiteit in het 10-liter-vat (90% gevuld) is 9.000 (ml) / 10 (ml) ×

2,0·103 (Bq) = 1,9·106 (Bq) = 1,9 MBq 35S


13

Vraag 4.5

Bereken de fractie van het afgeleide toetsingsniveau voor lozingen in water als

(WSN) gevolg van lozing van de inhoud van het 10-liter-vat.

De maximale emissie in water is

[maximaal mogelijke lozing per jaar/Reing]P-32 +[maximaal mogelijke lozing per

jaar/Reing]S-35 =

[AP-32 x CRP-32 / ReP-32] + [AS-35 x CRS-35 / ReS-35] =

[8,3·106 Bq x 0,1 / 4,2·108 ] + [ 1,9·106 x 1 / 7,1·109 ]= 0,00224 Re per lozing.

Op jaarbasis: 10 lozingen per jaar = 0,0224 Re

Afgeleide toetsingsniveau = 100 Re

Fractie van het afgeleide toetsingsniveau = 0,0224/100 = 0,00022

Puntenwaardering:

Vraagstuk 4

Vraag Punten

4.1a 2

4.1b 3

4.2 3

4.3 3

4.4 3

4.5 3

Totaal 17

UITWERKINGEN Examen Coördinerend Deskundige ......Het totaal aantal 226desintegraties voor 22,34...

Documents

Transcript of UITWERKINGEN Examen Coördinerend Deskundige ......Het totaal aantal 226desintegraties voor 22,34...